JP2010522824A - Melt metallurgy process for the production of metal melts and transition metal-containing additive materials used therefor - Google Patents

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Abstract

少なくとも1種の卑金属と少なくとも1種の付加的な合金成分とを含有する金属溶融物を溶融容器の内部で前記金属溶融物を覆うスラグの存在下に溶製する方法。金属溶融物の合金成分を富化するために、合金成分を5〜10重量%、溶融冶金上無害な揮発性成分を5〜10重量%、硫黄を5重量%以下、及びその他の合金成分とスラグ生成材との少なくとも一方を含有する合金成分含有添加材料を前記金属溶融物に供給する。この添加材料は鉱石からの浸出処理と沈殿により水酸化物及び/又は炭酸塩の形態で得られる。本発明は更に係る添加材料にも関する。  A method of melting a metal melt containing at least one base metal and at least one additional alloy component in the presence of a slag covering the metal melt inside a melting vessel. In order to enrich the alloy component of the metal melt, 5 to 10% by weight of the alloy component, 5 to 10% by weight of volatile components harmless on the melt metallurgy, 5% by weight or less of sulfur, and other alloy components An alloy component-containing additive material containing at least one of the slag generating material is supplied to the metal melt. This additive material is obtained in the form of hydroxide and / or carbonate by leaching treatment from ore and precipitation. The invention further relates to such additive materials.

Description

本発明は、少なくとも1種の卑金属と少なくとも1種の付加的合金成分とを含有する金属溶融物を溶融容器の内部で該金属溶融物を覆うスラグの存在下に溶製する溶融冶金法に関する。本発明はまた、係る溶融冶金法に使用するための固形物の形態を有する遷移金属含有添加材料、特にニッケル及び/又はコバルトを含有する合金を製造するためのニッケル及び/又はコバルトを含有した添加材料にも関する。   The present invention relates to a melt metallurgy method in which a metal melt containing at least one base metal and at least one additional alloy component is melted in the presence of a slag covering the metal melt inside a melting vessel. The present invention also provides transition metal-containing additive materials in the form of solids for use in such melt metallurgy processes, particularly nickel and / or cobalt containing additives for producing alloys containing nickel and / or cobalt. Also related to materials.

特定の合金成分を富化した鉄合金又は鋼を溶製するためには、大抵の場合、原料地金の溶金に合金成分を添加して組成を調整することができる。この種の合金成分としては、特にニッケル、コバルト、更にはバナジウム、モリブデン等も添加可能である。組成の調整には、フェロニッケルやフェロコバルト等の合金鉄が使用されることが多いが、酸化ニッケル等の酸化物系成分や、適度なニッケル含有量を有するラテライトのような鉱石も使用される。しかしながら、これら成分の添加にはそれぞれ特有の欠点が伴う。   In order to melt an iron alloy or steel enriched with a specific alloy component, in most cases, the composition can be adjusted by adding the alloy component to the molten metal of the raw metal. As this kind of alloy component, nickel, cobalt, vanadium, molybdenum and the like can be added. In order to adjust the composition, iron alloys such as ferronickel and ferrocobalt are often used, but oxide-based components such as nickel oxide and ore such as laterite having an appropriate nickel content are also used. . However, the addition of these components has its own disadvantages.

例えば、溶金に対する合金成分含有量の調整のために合金鉄を準備することには相当のコストを要し、大量のエネルギー消費が避けられない。また溶金の組成調整に酸化物系の鉱石を使用する場合には、望ましくない微量成分(燐、錫、砒素等、更に或る種の鋼の場合にはコバルト、モリブデン等)を含む不純物を鉱石から除去するためのコストが不可避的に発生するという欠点がある。浮遊選鉱法のような濃縮プロセスを組み合わせても、その種の不純物を満足できる程度にまで除去し得るとは限らない。この種の鉱石から燐や硫黄などの望ましくない成分が溶金中に持ち込まれると、例えば複数の異種スラグを使用した適切なスラグ処理を行うなど、不所望の不純物成分を溶金中から除去するためのコストが更に増加する。更に、溶金即ち金属溶融物へ添加材料として鉱石を投入する場合には別の問題、特に精錬中の溶金の動力学的挙動や種晶の生成度合いなどに関連する諸問題も生じ、その理由は、鉱石を添加材料とする場合は固形の添加材料の粒子自体が金属溶融物中に常に充分に迅速且つ完全に溶解するとは限らないので、溶融冶金プロセスに対して好ましくない影響が及ぶからである。また、酸化物系の鉱石を金属溶融物に添加すると、鉱石の溶融は高度に吸熱的であるため、エネルギー収支に対して負の因子として寄与してしまうことになる。このため、例えばクロム等の合金成分のスラグ化傾向が大きくなるなど、プロセス工学上及び冶金学上の重大な懸念が生じることがある。この場合、どの元素がスラグ化するかはプロセス実行時点における熱的な関係にほぼ依存する。   For example, it takes considerable cost to prepare iron alloy for adjusting the alloy component content with respect to the molten metal, and a large amount of energy consumption is inevitable. In addition, when using oxide-type ore to adjust the composition of the molten metal, impurities containing undesirable trace components (phosphorus, tin, arsenic, etc., and in the case of certain steels, cobalt, molybdenum, etc.) There is a disadvantage that the cost for removing from the ore is inevitably generated. Combining enrichment processes such as flotation does not always remove such impurities to a satisfactory degree. When undesirable components such as phosphorus and sulfur are brought into the melt from this type of ore, unwanted impurity components are removed from the melt, for example, by appropriate slag treatment using different types of slag. The cost for this is further increased. In addition, when ore is added as an additive material to the molten metal, that is, a metal melt, there are other problems, especially various problems related to the dynamic behavior of the molten metal during refining and the degree of seed crystal formation. The reason is that when the ore is used as an additive material, the solid additive material particles themselves do not always dissolve sufficiently rapidly and completely in the metal melt, which has an undesirable effect on the melt metallurgy process. It is. Moreover, when an oxide-based ore is added to the metal melt, the melting of the ore is highly endothermic, which contributes to the energy balance as a negative factor. For this reason, for example, the serious tendency in process engineering and metallurgy may arise, such as the tendency to slag of alloy components, such as chromium, becomes large. In this case, which element slags is almost dependent on the thermal relationship at the time of process execution.

また、酸化ニッケル等の酸化物を直接添加する場合にも上述と同様の問題が生じることが知られている。更に、酸化ニッケルは有毒かつ発癌性であるため、その使用は避けるべきである。   It is also known that the same problem as described above occurs when an oxide such as nickel oxide is added directly. Moreover, nickel oxide is toxic and carcinogenic and should be avoided.

以上の状況に鑑みて、本発明の主な課題は、溶融冶金プロセスの制御を単純化でき、合金成分を富化した金属溶融物を適切にスラグで覆って該スラグと物質交換を行う状態のもとに簡単且つ低コストに溶製する方法を提供することである。本発明の別の課題は、係る溶融冶金法に特に有利に使用することができ、低コストで準備することが可能な添加材料を提供することである。   In view of the above situation, the main problem of the present invention is that the control of the melt metallurgy process can be simplified, and the metal melt enriched with the alloy components is appropriately covered with slag to perform mass exchange with the slag. The object is to provide a simple and low cost melting method. Another object of the present invention is to provide an additive material that can be used particularly advantageously in such a melt metallurgy process and can be prepared at low cost.

本発明によれば、これらの課題は請求項1に記載の方法及び請求項15に記載の添加材料によって解決される。   According to the invention, these problems are solved by the method according to claim 1 and the additive material according to claim 15.

本発明に係る方法においては、富化すべき付加的合金成分と溶融冶金上無害な高含有率の揮発性成分とを含有する添加材料を使用するものであり、この添加材料は、好適には硫黄含有量の低い水或いは炭酸塩であって、鉱石類を使用する場合に比べて酸化カルシウムや酸化マグネシウムのようなスラグ生成材の含有量が低く、目標とする合金用途に応じて合金成分の含有量が高いという利点を有している。この場合、特に水は、少なくとも実質的に、即ち実用上は殆どが結晶水又は水酸基の形で化学的に結合した水として存在すればよい。このような添加材料は、例えば付加的合金成分がニッケルやコバルトの場合のラテライト鉱石類の酸による浸出処理など、適切な鉱石の選鉱によって得ることができる。これらの浸出処理は、必要に応じてその他の不所望成分を分離除去するために繰り返してもよく、場合によっては必要とする合金成分を係る浸出処理による浸出液から沈殿分離してもよい。これらの沈殿物は、特に気流搬送又は重力搬送可能な添加材料とするために次工程で分離及び乾燥すればよい。このようにして得られた添加材料は、必要に応じて別工程でか焼又は予備か焼し、添加材料を金属溶融物に添加する際に揮発する成分、例えば結晶水の形で存在する化学的結合水や水酸基又は炭酸塩を減少させることもできるが、これは必ずしも必要ではない。必要とする合金成分でもなく、また添加材料を金属溶融物に添加した際に揮発する成分でもなく、更にはスラグ形成材でもない不所望成分の含有量は、使用する添加材料の15〜20重量%、5〜10重量%、或いは2〜3重量%とすることができる。   In the method according to the present invention, an additive material containing an additional alloy component to be enriched and a high content volatile component harmless on the melt metallurgy is used, and this additive material is preferably sulfur. Low content of water or carbonate, and the content of slag-generating materials such as calcium oxide and magnesium oxide is lower than when ores are used. It has the advantage that the amount is high. In this case, in particular, water may be present at least substantially, that is, practically, as water that is chemically bonded in the form of crystal water or hydroxyl group. Such additive materials can be obtained by suitable ore beneficiation, for example, leaching treatment of laterite ores with acid when the additional alloy component is nickel or cobalt. These leaching treatments may be repeated as necessary to separate and remove other undesired components, and in some cases, the required alloy components may be precipitated and separated from the leaching solution obtained by the leaching treatment. These precipitates may be separated and dried in the next step, in particular, in order to obtain an additive material capable of air current conveyance or gravity conveyance. The additive material thus obtained is calcined or pre-calcined in a separate step as necessary, and the chemicals present in the form of components that volatilize when the additive material is added to the metal melt, such as crystal water. Although it is possible to reduce the bound water, hydroxyl group or carbonate, this is not necessary. It is neither a required alloy component nor a component that volatilizes when the additive material is added to the metal melt, and the content of an undesired component that is not a slag forming material is 15 to 20 weight of the additive material used. %, 5 to 10% by weight, or 2 to 3% by weight.

驚くべきことに、金属溶融物に添加した際に揮発する成分を高い含有量で含有する上述のような添加材料をこの種の溶融冶金プロセスに使用することが可能であり、しかもその場合に充分に高純度の金属溶融物を溶製できるという利点と、その他の合金成分のスラグ化傾向が低く、目標とする合金用途に応じた金属溶融物並びに該金属溶融物から製造される材料の製造コストが低廉である等の溶融冶金上の利点とをもたらすことも判った。また係る溶融冶金プロセスは、大量の水蒸気の発生や大量の二酸化炭素などの揮発ガスの発生等、添加した添加材料のか焼に伴って生じる現象にもかかわらず制御可能であることも確認されている。これは、特に添加材料が溶融容器の上方から、即ちスラグ側から添加される場合に当てはまることである。本発明による方法は、特に金属溶融物中の卑金属、即ち該溶融物の合金主成分が鉄である場合、或いは金属溶融物が標準的に10〜20重量%の鉄を含有する鉄系の溶金である場合に限らず、卑金属が鉄以外の遷移金属である場合にも適用可能である。特に本発明による方法は、低合金鋼、中合金鋼、及び高合金鋼を各種合金鋼の溶製に好適である。係る鋼は、高い炭素含有量、例えば添加材料を添加すべき溶金の炭素含有量に関して、或いはそれぞれ溶融容器内で実行される個々の製鋼法の最終製品に関して、1.5重量%以上、1.75〜2重量%、2.25〜2.5重量%、或いは2.75〜3重量%の炭素含有量となるような高い炭素含有量を有することが好ましい。ニッケル含有添加材料の添加を終えた後に得られる金属溶融物のニッケル含有量は、1.5〜1.75重量%、2〜2.75重量%、或いは3〜4重量%、例えばほぼ5重量%以上とすることができる。更に本発明による方法は、Cr−Feプレアロイ、或いはCr−Fe−Niプレアロイの溶製に好適に使用可能であり、クロム含有量は30〜35重量%、40〜45重量%、或いは45〜50重量%とすることができ、その場合、本発明に従って添加材料を添加する段階の金属溶融物もしくは最終製品における炭素含有量は、2〜3重量%、3.5〜4重量%、或いは4.5〜5重量%とすることができ、更にこの場合の金属溶融物は転炉法で製鋼することが好ましい。尚、一般的な転炉製鋼法における溶金の炭素含有量は8〜10重量%であることが多い。本発明による方法では、殆どの場合に金属溶融物の脱炭反応が生起する。従って、本発明による方法で金属溶融物を溶製する際の添加材料の添加は、殆どの場合、吹込ランスによる脱炭工程中、精錬工程中、或いはこれらに直接先行又は後続して行われる。   Surprisingly, it is possible to use additive materials such as those mentioned above, which contain a high content of components that volatilize when added to the metal melt, in this type of melt metallurgy process, in which case Advantages of being able to melt a high-purity metal melt on the other hand, and the tendency to slag other alloy components is low. The metal melt according to the target alloy application and the production cost of the material produced from the metal melt It has also been found to provide advantages in terms of melting metallurgy such as low cost. In addition, it has been confirmed that the melt metallurgy process can be controlled in spite of the phenomenon caused by calcination of the added additive material, such as generation of a large amount of water vapor and generation of a large amount of volatile gas such as carbon dioxide. . This is especially true when the additive material is added from above the melting vessel, ie from the slag side. The method according to the invention is particularly suitable for base metals in metal melts, ie when the main alloy component of the melt is iron, or for iron-based solutions in which the metal melt typically contains 10-20% by weight of iron. The present invention is not limited to gold but can be applied to cases where the base metal is a transition metal other than iron. In particular, the method according to the present invention is suitable for melting various alloy steels of low alloy steel, medium alloy steel, and high alloy steel. Such steels have a high carbon content, for example 1.5% by weight or more, with respect to the carbon content of the molten metal to which the additive material is to be added, or with respect to the final product of the individual steelmaking process carried out in the melting vessel, respectively. It is preferable to have a high carbon content such that the carbon content is from .75 to 2% by weight, 2.25 to 2.5% by weight, or 2.75 to 3% by weight. The nickel content of the metal melt obtained after the addition of the nickel-containing additive material is 1.5 to 1.75% by weight, 2 to 2.75% by weight, or 3 to 4% by weight, for example approximately 5% by weight. % Or more. Furthermore, the method according to the present invention can be suitably used for melting Cr—Fe prealloy or Cr—Fe—Ni prealloy, and the chromium content is 30 to 35% by weight, 40 to 45% by weight, or 45 to 50%. In that case, the carbon content in the metal melt or final product at the stage of adding the additive material according to the present invention is 2-3 wt%, 3.5-4 wt%, or 4. The metal melt in this case is preferably made by a converter method. In addition, the carbon content of the molten metal in a general converter steelmaking method is often 8 to 10% by weight. In the process according to the invention, a decarburization reaction of the metal melt takes place in most cases. Therefore, the addition of the additive material when the metal melt is melted by the method according to the present invention is almost always performed during the decarburization process by the blowing lance, during the refining process, or directly preceding or following them.

標準的には、本発明による方法における添加材料の添加は製鋼プロセス又は目標とする合金の溶製プロセスにおける脱炭処理の主段階中に行うことが好ましい。従って、本発明による方法では、使用する添加材料を未だ脱炭されていない金属溶融物中に供給することが好ましく、この場合、添加材料が供給されている最中に部分的な脱炭反応が生起しても差し支えない。   Typically, the addition of additive material in the process according to the invention is preferably carried out during the main stage of the decarburization process in the steelmaking process or the melting process of the target alloy. Therefore, in the method according to the present invention, it is preferable to supply the additive material to be used in a metal melt that has not yet been decarburized. It does not matter if it occurs.

合金を形成することになる本発明による添加材料は、溶融容器又は転炉の上方空間、即ち溶融容器又は転炉内における金属溶融物のスラグで覆われた表面よりも上方で導入されることが好まし。その場合、添加材料のための供給装置の出口は、添加材料がスラグ表面、従って金属溶融物の表面に達するまでに、或る距離だけ雰囲気内を通過するように、スラグ表面から上方に隔たっていることが好ましい。   The additive material according to the invention, which will form an alloy, may be introduced above the melting vessel or converter upper space, i.e. above the surface covered with the slag of the metal melt in the melting vessel or converter. I like it. In that case, the outlet of the feeding device for the additive material is spaced upward from the slag surface so that the additive material passes through the atmosphere a certain distance before reaching the surface of the slag and thus the surface of the metal melt. Preferably it is.

添加材料は固形物の形態であり、気流搬送で吹き込まれることによってスラグが押し退けられた金属溶融物自体の露出表面に燃焼スポットを形成しつつ金属溶融物中に直接供給されることが好ましい。これは、特にニッケル又はコバルトの少なくとも一方を含有する添加材料の場合に重要であるが、その他の遷移金属、特にバナジウムやモリブデンを含有する添加材料の場合にも重要になることがある。この場合、搬送気流が当たる箇所に形成される金属溶融物の燃焼スポット(溶融池の露出表面)ではスラグが気流によって完全に排除されるので、供給装置出口から金属溶融物中に供給される際の添加材料のか焼を考慮に入れると、添加材料はそれ自身でスラグ層を突き破る必要なしに金属溶融物と直接に接触することができる。またこの場合、添加材料及び合金の溶融冶金的変化については、一般的に燃焼スポットが可能な限り高い温度、例えば1750〜1800℃、好ましくは2000〜2200℃又は2400〜2500℃、特に好ましくは2600℃以上の温度を有する場合に有利であることが確認されている。極めて高い燃焼スポット温度(即ち燃焼スポット内の金属溶融物の温度)により、金属溶融物中における添加材料からの極めて迅速な合金成分の取り込みが生起する。   The additive material is in the form of a solid, and is preferably supplied directly into the metal melt while forming a combustion spot on the exposed surface of the metal melt itself that has been slag displaced by being blown by air flow. This is particularly important in the case of additive materials containing at least one of nickel or cobalt, but may also be important in the case of additive materials containing other transition metals, particularly vanadium or molybdenum. In this case, since the slag is completely eliminated by the air flow at the metal melt combustion spot (exposed surface of the molten pool) formed at the location where the conveying air current hits, when being supplied into the metal melt from the outlet of the supply device Taking into account the calcination of the additive material, the additive material can be in direct contact with the metal melt without having to pierce the slag layer by itself. Further, in this case, as to the metallurgical change of the additive material and the alloy, generally, the temperature at which the combustion spot is as high as possible, for example, 1750 to 1800 ° C., preferably 2000 to 2200 ° C. or 2400 to 2500 ° C., particularly preferably 2600 It has been found to be advantageous when it has a temperature of ℃ or higher. A very high combustion spot temperature (i.e. the temperature of the metal melt in the combustion spot) results in a very rapid uptake of alloy components from the additive material in the metal melt.

添加材料のか焼は、特に添加材料が金属溶融物へ向う搬送速度により、一般にはランスの形態の供給装置からの流出時又はその直後にか焼が生起するように制御される。この場合、ランスが金属溶融物の表面へ向かって下降される間にか焼の一部もしくはほぼ全部が生起してもよく、また大部分もしくはほぼ全部のか焼が直接燃焼スポット内(即ちランスのノズル出口からの気流の吹き込みによって露出した金属溶融物表面上)で生起してもよく、或いは供給された添加材料が溶融池に衝突して金属溶融物が窪みを形成しているる領域内で生起してもよい。従って添加材料の吸熱的なか焼過程は、添加材料が金属溶融物中に吹き込まれる以前に生起し、或いはまた燃焼スポット内又は衝突ゾーン内で直接的に生起し、それにより、添加材料が金属溶融物内に取り込まれる以前の既にか焼されつつある間に添加材料が極めて微細に分散されることになる。従って、か焼ガス分は極めて僅かな量しか金属溶融物中に侵入することがなく、換言すれば実用上は全く侵入しないと言うことができ、ランス内、即ちランスのノズル又はそれに類する装置出口から流出する以前の領域における添加材料のか焼が回避される。これにより、溶製プロセスのエネルギー経済全般も良好に管理することができ、それは当然、プロセス実行上の特別な利点を伴い、特に添加材料のか焼によって結晶種が導入されることにより、金属溶融物中のクロムのような特定の合金成分のスラグ化が回避されるという利点を得ることもできる。これは、例えば添加材料を仮にスラグ層の下にある金属溶融物中に挿入した浴中ノズルを通じて吹き込んだ場合にも当てはまることである。   The calcination of the additive material is controlled in particular so that calcination takes place during or shortly after discharge from the supply device in the form of a lance, in particular by the conveying speed of the additive material towards the metal melt. In this case, some or nearly all of the calcination may occur while the lance is lowered toward the surface of the metal melt, and most or almost all of the calcination is directly within the combustion spot (ie, at the lance). On the surface of the metal melt exposed by blowing airflow from the nozzle outlet), or in a region where the supplied additive material collides with the molten pool and the metal melt forms a depression. It may occur. Thus, the endothermic calcination process of the additive material occurs before the additive material is blown into the metal melt, or alternatively occurs directly in the combustion spot or in the collision zone, thereby causing the additive material to melt into the metal. The additive material will be very finely dispersed while it is already being calcined before being incorporated into the object. Therefore, it can be said that only a very small amount of the calcined gas penetrates into the metal melt, in other words, it does not penetrate at all practically, and it can be said that it does not penetrate at all in the lance, i. Calcination of the additive material in the previous area flowing out of the is avoided. This makes it possible to better manage the overall energy economy of the smelting process, which naturally has special advantages in process execution, in particular the introduction of crystal seeds by calcination of the additive material, so that the metal melt It is also possible to obtain the advantage that slagging of certain alloy components, such as chromium, is avoided. This is also the case, for example, when the additive material is blown through a nozzle in a bath inserted in a metal melt under the slag layer.

合金成分を含有する添加材料は、好ましくはガス流により周囲が被覆された固形物の流れとして金属溶融物に供給される。これにより、金属溶融物中に窪み状の燃焼スポットが有効に形成され、添加材料とスラグとの相互作用、即ち化学反応が回避される。また同時に、被覆ガス流により固形物の流れを集束させ、或いはその直径を調整することが可能である。更に、ガス流による被覆により添加材料の金属溶融物中への侵入の深さ、或いはか焼が生起する位置を固形物添加材料の供給流量とは無関係に制御すること、更には、例えば酸化ニッケル粉塵のような微粉末が固形物の流れから漏出するのを回避することも可能になる。加えて、か焼時に発生する水分や二酸化炭素等の揮発成分が漏れ出ることも回避され、これは特定の溶製プロセスを実行する際には望ましいことである。従って、固形物の流れを被覆ガス流、即ち搬送気流によって被覆する領域は、供給装置、特に吹込ランスの出口から燃焼スポットに亘る範囲とすることが好ましい。好ましくは供給装置(即ちランス)は冷却、特に水冷タイプのものとする。被覆用のガスは、場合によっては固形物の流れを搬送するキャリヤーガスと同一であってもよい。キャリヤーガスは、添加材料に対し、少なくとも添加材料が供給装置(ランス)から流出するまでは不活性であるか、或いはプロセス全体の条件下で不活性であることが好ましい。キャリヤーガスは状況によっては空気でもよいが、好ましくは窒素又は他の不活性ガスを添加した空気、或いは混じり物のない窒素又は他の不活性ガスであることが好ましい。キャリヤーガスは、空気よりも酸素含有量が高くないことが好ましい。   The additive material containing the alloy components is preferably fed to the metal melt as a solid stream, which is surrounded by a gas stream. Thereby, a hollow combustion spot is effectively formed in the metal melt, and an interaction between the additive material and the slag, that is, a chemical reaction is avoided. At the same time, it is possible to focus the solids flow or to adjust its diameter by means of the coating gas flow. Furthermore, the depth of penetration of the additive material into the metal melt or the position at which calcination occurs can be controlled independently of the supply flow rate of the solid additive material by coating with a gas flow, It is also possible to avoid leakage of fine powders such as dust from the flow of solids. In addition, leakage of volatile components such as moisture and carbon dioxide generated during calcination is avoided, which is desirable when performing a specific smelting process. Therefore, it is preferable that the region where the solid flow is covered with the coating gas flow, that is, the carrier air flow, is a range extending from the outlet of the supply device, particularly the blowing lance to the combustion spot. Preferably, the supply device (i.e. the lance) is of the cooling, in particular water-cooled type. The coating gas may optionally be the same as the carrier gas that carries the solids stream. The carrier gas is preferably inert to the additive material at least until the additive material flows out of the feeder (lance), or inert under the conditions of the entire process. The carrier gas may be air in some circumstances, but is preferably air with addition of nitrogen or other inert gas, or nitrogen or other inert gas with no mixing. The carrier gas preferably does not have a higher oxygen content than air.

供給装置、即ち吹込ランスは、よく知られているように固形物流を供給するための中心管と、被覆ガスを供給するために中心管の径方向外側に同心配置された大径の環状外管、又は中心管の外周に沿ってほぼ環状に配置された複数の吹込ノズル管とを備えたものでよい。固形物の流れと被覆ガス流のための吹出口は、特にラバルノズルの形態に成形されたものであってもよい。キャリヤーガスを使用する場合、キャリヤーガスは固形物と共に中心管から流出する。吹込ランスは水冷ジャケットを備えていてもよい。   As is well known, the supply device, that is, the blowing lance, includes a central pipe for supplying a solid flow and a large-diameter annular outer pipe concentrically arranged radially outside the central pipe for supplying a coating gas. Or a plurality of blowing nozzle tubes arranged in a substantially annular shape along the outer periphery of the central tube. The outlets for the solids flow and the coating gas flow may in particular be shaped in the form of Laval nozzles. If a carrier gas is used, the carrier gas flows out of the central tube along with the solids. The blowing lance may be provided with a water cooling jacket.

本発明において添加材料を供給する(つまり吹き込む)ための装置は、いかなる形態にせよ作業員との接触を回避できるようにクローズドシステムの形態で実施することができる。これは、特にニッケルを含有する添加材料の場合に重要である。一実施形態による吹込のための気流搬送系では、サイロに圧縮空気による搬送系を介して粉体状の添加材料が装入され、更にこの粉体状添加材料が加圧タンクを介して供給装置、即ち吹込ランスへ供給される。この場合も、吹込ランスから流出する粉末状添加材料は、添加材料の損失を最小化するためにガス流によって被覆される。   In the present invention, the apparatus for supplying (i.e. blowing) the additive material can be implemented in the form of a closed system so as to avoid contact with workers in any form. This is particularly important in the case of additive materials containing nickel. In the air flow conveying system for blowing according to one embodiment, a powdered additive material is charged into a silo via a compressed air conveying system, and the powdered additive material is further supplied via a pressurized tank. That is, it is supplied to the blowing lance. Again, the powdered additive material flowing out of the blowing lance is coated with a gas stream to minimize the loss of additive material.

添加材料のか焼を、それが供給装置(ランス)から流出する際、又は流出後に生起する(流出前には生起しないことが好ましい)ように制御することにより、溶融容器内から上昇する排ガスの排熱や、溶融浴並びに溶融容器又は転炉の内壁からの輻射熱を添加材料のか焼に利用することも可能となる。   By controlling the calcination of the additive material to occur when it flows out of the supply device (lance) or after it flows out (preferably not before the outflow), the exhaust gas rising from inside the melting vessel is discharged. It is also possible to use heat and radiant heat from the molten bath and the melting vessel or the inner wall of the converter for calcination of the additive material.

選択的に、或る特定の溶融冶金プロセスの場合には、か焼時に生じる吸熱作用を浴温の低下に意図的に利用することも可能である。この目的で、一実施形態においては酸素を含有する被覆ガスやキャリヤーガスが部分的又は完全に不活性ガスで置換される。この場合には、吹き込まれるガス流中の含有酸素と金属溶融物中の炭素との反応による高度に発熱的な脱炭反応が少なくとも部分的に抑制される。勿論、これらのガス流の供給は、それによる所定の溶融冶金プロセスにおける金属溶融物の温度制御が、被覆ガスやキャリヤーガスの酸素含有量を例えば燃焼スポットの温度や金属溶融物の温度などの溶融冶金プロセスのパラメータに応じて場所ごとに変化させる形式で行われるように実行することも可能である。その場合、必要に応じてキャリヤーガスや被覆ガスの酸素含有量を増加して不活性ガスの比率を低くしたり、その逆とすることも可能である。従って、本発明による方法で使用される添加材料は、標準的には溶融冶金プロセスの精錬段階、特に主たる精錬段階で金軸溶融物に供給することが可能である。   Alternatively, in the case of certain melt metallurgical processes, the endothermic effect that occurs during calcination can be used intentionally to lower the bath temperature. For this purpose, in one embodiment, the coating gas or carrier gas containing oxygen is partially or completely replaced with an inert gas. In this case, the highly exothermic decarburization reaction due to the reaction between the oxygen contained in the blown gas stream and the carbon in the metal melt is at least partially suppressed. Of course, the supply of these gas streams is controlled by the temperature control of the metal melt in a given melt metallurgy process. It is also possible to carry out the process in such a manner that it varies from place to place according to the parameters of the metallurgical process. In that case, the oxygen content of the carrier gas or the coating gas can be increased as necessary to reduce the ratio of the inert gas, or vice versa. Thus, the additive material used in the process according to the invention can be supplied to the metal shaft melt typically in the refining stage of the melt metallurgy process, in particular in the main refining stage.

被覆ガスは、25重量%以上、又は50重量%以上、更には75重量%以上の酸素を含有していてもよく、また或る特定の変形実施形態による溶融冶金プロセスでは、80重量%以上、90重量%以上、或いは95重量%以上、更には98重量%以上の酸素を含有することができ、また被覆ガスは実質的に純粋な酸素であってもよい。被覆ガスの酸素含有量は、95〜98重量%、場合によっては80〜90重量%、或いは60〜70重量%とすることもでき、更には50重量%以下、或いは25重量%以下とすることもできる。被覆ガスの酸素含有量とキャリヤーガスの酸素含有量は、いずれも不活性ガスを用いて調整することにより、例えば10〜20重量%、或いは5重量%以下とすることができ、更には実用上純粋な不活性ガスを被覆ガスやキャリヤーガスに用いてもよい。使用すべき不活性ガスは、個々の溶融冶金プロセスの条件にもよるが、例えば窒素、好ましくはアルゴンとすることができる。また、揮発性か焼成分の比率が高い添加材料の使用による高度に吸熱性のか焼反応と、同様に浴温を低下させ、例えば水蒸気や二酸化炭素のような揮発性のか焼生成物、或いは酸素、水素、一酸化炭素のようなか焼によって生じる反応生成物が燃焼スポット内の酸素と反応性生物の分圧の低下をもたらすことにより、本発明の方法によれば浴温や燃焼スポット温度を制御するために不活性ガスを混入せずに済ませることも可能である。   The coating gas may contain 25 wt% or more, or 50 wt% or more, and even 75 wt% or more oxygen, and in a melt metallurgy process according to certain variant embodiments, 80 wt% or more, It may contain 90% or more, or 95% or more, and even 98% or more by weight of oxygen, and the coating gas may be substantially pure oxygen. The oxygen content of the coating gas can be 95 to 98% by weight, in some cases 80 to 90% by weight, or 60 to 70% by weight, and further 50% by weight or less, or 25% by weight or less. You can also. The oxygen content of the coating gas and the oxygen content of the carrier gas can be adjusted to 10 to 20% by weight or 5% by weight or less, for example, by adjusting using an inert gas. Pure inert gas may be used for the coating gas or carrier gas. The inert gas to be used can be, for example, nitrogen, preferably argon, depending on the conditions of the individual melt metallurgy process. Also, highly endothermic calcination reactions due to the use of additive materials with a high volatile or calcination ratio, as well as lowering the bath temperature, eg volatile calcination products such as water vapor or carbon dioxide, or oxygen According to the method of the present invention, the bath temperature and the combustion spot temperature are controlled by the reaction products produced by calcination such as hydrogen, carbon monoxide and the reduction of the partial pressure of oxygen and reactive organisms in the combustion spot. Therefore, it is possible to avoid mixing inert gas.

キャリヤーガスや被覆ガスは、か焼時の中間生成物に対して不活性な組成、換言すればキャリヤーガスや被覆ガスと中間生成物又はそのか焼生成物が全く或いは副次的に僅かしか反応せず、従って反応熱が全く或いは実用上ほぼ放出されないような組成を有することが好ましい。このようなガス組成は、添加材料が例えばランスなどの供給装置から流出する以前の時期には特に維持されるべきである。   The carrier gas or coating gas is inactive with respect to the intermediate product during calcination, in other words, the carrier gas or coating gas reacts with the intermediate product or its calcination product with little or no reaction. Therefore, it is preferable to have a composition that does not release any reaction heat or practically releases it. Such a gas composition should be maintained especially before the additive material flows out of a supply device such as a lance.

少なくとも1種の付加的な合金成分を含有する少なくとも1種の添加材料と共に、要すれば金属溶融物に別の固形物質を添加することも可能である。これらの別の固形物質は、例えば合金鉄等の従来通りのタイプのもの、カルシウム化合物やマグネシウム化合物(例えばCaO、MgO、ドロマイト等)又はケイ酸塩や石英などのスラグ生成材などであるが、本発明はこれらに限定されるものではない。添加材料中におけるこれら別の固形物質の含有量は、50重量%以下、好ましくは20〜25重量%、更に好ましくは10〜20重量%とすることができるが、特に5〜8重量%、又は2〜4重量%とすることが好ましい。また、場合によって添加材料はこれら別の固形物質を含有しなくてもよい。   It is also possible to add another solid substance to the metal melt, if necessary, together with at least one additive material containing at least one additional alloy component. These other solid materials are conventional types such as, for example, iron alloys, calcium compounds and magnesium compounds (such as CaO, MgO, dolomite, etc.) or slag producing materials such as silicates and quartz, etc. The present invention is not limited to these. The content of these other solid substances in the additive material can be 50% by weight or less, preferably 20-25% by weight, more preferably 10-20% by weight, in particular 5-8% by weight, or The content is preferably 2 to 4% by weight. In some cases, the additive material may not contain these other solid substances.

金属溶融物に供給される添加材料の固形物流は、更に別の固形物質や各種成分、例えば炭素、固体・液体又は気体状の炭化水素、或いはフェロシリコン、アルミニウム、フェロアルミニウム等の還元材料を含有していてもよい。但し、合金成分となる添加材料は、10重量%以下、又は5重量%以下、好ましくは2〜3重量%、更には1重量%以下の含有率で係る固体物質や還元材料を含有していることが好ましい。添加材料の流れは、流れの中に含まれる気体の諸成分や被覆ガス流も含めて、微粒子状の炭素や炭化水素及びその他の還元成分を含有しなくてもよい。従って、添加材料の供給に使用されるランスにはバーナとしての機能は本来的に不要であり、但しランスが副次的なバーナー機能を有することは排除しないが、その場合に燃焼反応が生じるとしてもランスの外部で生じる筈である。   The solid flow of additive material supplied to the metal melt contains further solid materials and various components such as carbon, solid / liquid or gaseous hydrocarbons, or reducing materials such as ferrosilicon, aluminum, ferroaluminum, etc. You may do it. However, the additive material as an alloy component contains the solid substance and the reducing material at a content of 10% by weight or less, or 5% by weight or less, preferably 2 to 3% by weight, and further 1% by weight or less. It is preferable. The flow of additive material may not contain particulate carbon, hydrocarbons and other reducing components, including gaseous components and coating gas streams contained in the flow. Therefore, the lance used to supply the additive material does not inherently need a function as a burner, but it is not excluded that the lance has a secondary burner function, but in that case a combustion reaction occurs. It should also occur outside the lance.

使用される添加材料が高い含有率で化学的結合水を含有している場合、気流搬送や重力搬送に適合するように添加材料を加工してもよい。この場合、単に物理的に結合しているだけの遊離水(残留水分)の含有量は、添加材料の全重量に対して5重量%以下、好ましくは2〜3重量%、又は1重量%以下とする。但し、金属溶融物中へ供給には気流搬送や重力搬送以外の別の搬送技術を選択することも可能である。   When the additive material used contains chemically bound water at a high content rate, the additive material may be processed so as to be compatible with air current conveyance and gravity conveyance. In this case, the content of free water (residual moisture) that is merely physically bonded is 5% by weight or less, preferably 2 to 3% by weight, or 1% by weight or less based on the total weight of the additive material. And However, it is also possible to select another transport technique other than airflow transport or gravity transport for supplying the metal melt.

添加材料は、全体のうちの60〜70重量%、75〜80重量%、或いは85〜90重量%、更には95重量%以上を、1)目標とする合金用途に必要な合金成分、2)溶融冶金上有害な特性を持たない揮発性成分、又は3)スラグ生成材のいずれかで構成することができる。   The additive material should be 60 to 70% by weight, 75 to 80% by weight, 85 to 90% by weight, or even 95% by weight or more of the total 1) Alloy components necessary for the target alloy application, 2) It can be composed of either a volatile component that does not have harmful properties on melting metallurgy, or 3) a slag generating material.

固形物の形態で使用される添加材料は、平均粒径又は最大粒径が10mm以下又は3〜5mm程度のものとすることが好ましいが、場合によっては更に微細に破砕されて0.5〜1mmの粒径範囲の粉末或いは微粉末の形態としたものでもよい。また添加材料は、緻密凝集した圧粉形態、例えばブリケット、ペレット、或いは顆粒の形態としてもよく、これらのブリケットやペレット等は、燃焼スポットに供給されるとか焼反応で生じる水蒸気や二酸化炭素等の気化放出流によって粉々に砕かれ、自発的に微粉砕される形態である。   The additive material used in the form of a solid material preferably has an average particle size or maximum particle size of 10 mm or less or about 3 to 5 mm, but in some cases, it is further finely crushed to 0.5 to 1 mm. It may be in the form of powder or fine powder having a particle size range of. The additive material may also be in the form of densely agglomerated powder, such as briquettes, pellets, or granules, and these briquettes, pellets, etc., such as water vapor or carbon dioxide produced by a calcination reaction when supplied to a combustion spot. It is a form that is crushed into pieces by the vaporized discharge flow and spontaneously pulverized.

本発明による方法は、特別にはアルゴン酸素脱炭(AOD)プロセスとして実行することができる。この場合の溶融容器としては、アルゴン酸素脱炭炉、クルーゾ・ロアール・ウッデホルム(CLU)転炉、真空酸素(VOD)転炉、又はクロム転炉を使用することができる。場合により、溶融容器としてBOP転炉やQ−BOP転炉を用いてもよい。また、たとえ最善とは言えなくても、電気製鋼炉、例えばアーク炉を用いた製鋼プロセスに本発明を適用してもよい。   The method according to the invention can be carried out in particular as an argon oxygen decarburization (AOD) process. As the melting vessel in this case, an argon oxygen decarburization furnace, a cruzo loire-woodeform (CLU) converter, a vacuum oxygen (VOD) converter, or a chromium converter can be used. In some cases, a BOP converter or a Q-BOP converter may be used as the melting container. Moreover, even if it is not the best, the present invention may be applied to a steelmaking process using an electric steelmaking furnace, for example, an arc furnace.

金属溶融物へ組成調整のために導入される合金成分は、5〜10重量%、又は20〜25重量%、30〜35重量%、或いは40〜50重量%まで、本発明による添加材料を介して供給することができ、この添加材料は、同時に高い含有率で化学的結合水やか焼成分を含有することができる。要すれば、75重量%以上、或いはほぼ100重量%の合金成分を本発明による添加材料経由で金属溶融物に供給することも可能である。   The alloying component introduced into the metal melt for composition adjustment is up to 5 to 10% by weight, or 20 to 25% by weight, 30 to 35% by weight, or 40 to 50% by weight through the additive material according to the present invention. This additive material can contain chemically bound water or a calcined component at a high content at the same time. If necessary, it is also possible to supply more than 75% by weight or almost 100% by weight of alloy components to the metal melt via the additive material according to the invention.

溶融容器又は転炉のサイズに応じて、添加材料の固形物流の流量は、金属溶融物のスラグを除く金属部分の重量100〜120トンに対し、100kg/min以上、好ましくは200〜500kg/min以上(それぞれ重い方の溶融金属重量に対して)に達してもよい。   Depending on the size of the melting vessel or converter, the flow rate of the solid flow of the additive material is 100 kg / min or more, preferably 200 to 500 kg / min, with respect to the weight of the metal part excluding the slag of the metal melt. This may be reached (for each heavier molten metal weight).

水分含有量の大きい添加材料を本発明の方法に従って供給することは特にニッケル又はコバルトを含有する添加材料について好適であることが確認されているが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、後述の実施形態は主にニッケル含有添加材料に関するものであるが、特に指摘しない限り、コバルト含有添加材料やその他の主要合金成分、例えばマンガン、モリブデン、又はクロムを含有する添加材料にも本発明の作用効果が同様に当てはまると理解すべきである。   Although it has been confirmed that supplying an additive material having a high water content according to the method of the present invention is particularly suitable for an additive material containing nickel or cobalt, the present invention is not limited to this. Therefore, although the embodiments described later relate mainly to nickel-containing additive materials, unless otherwise indicated, the present invention is also applied to additive materials containing cobalt-containing additive materials and other main alloy components such as manganese, molybdenum, or chromium. It should be understood that the effects of the invention apply as well.

従って、本発明による方法で使用すべき添加材料は、鉱石又は適切に選鉱処理された鉱石、或いは一般的には目的の合金成分を含有する各種金属製品やその廃棄物など、適宜の原料から目的の合金成分、特に遷移金属を溶解又は浸出処理することによって得ることが可能である。これら富化対象の目的合金成分は、酸などの水溶液に溶解した状態に変換された後、適当な薬剤、例えばMgO、CaO、ドロマイト等の塩基性薬剤(場合によっては懸濁物として使用することもできる)、アンモニア、或いはアンモニウム塩、更には炭酸塩等によって沈殿させることができる。沈殿は、処理方式に応じて、加熱下又は室温下で行うことができ、例外的には冷却下で行われる場合もある。それにより、生成する沈殿物は実質的に水を含有する水酸化物、炭酸塩、もしくは水酸化物と炭酸塩との混合物であり得る。合金成分を構成する遷移金属の沈殿では一般に硫黄を含有する沈殿剤を使用することはなく、或いは得られる沈殿物に硫黄の取り込みをもたらすような薬剤が存在しない条件下で行われる。従って、通常であれば合金成分の沈殿物は、得られる添加材料の大部分又は実質的な全部が、添加材料を溶融容器の上方空間に送り込んだ際のか焼反応中に、合金成分とは別に、亜硫酸ガスなど硫黄含有ガスよりも溶融冶金上無害な水蒸気や二酸化炭素のような揮発成分とスラグ生成材成分しか遊離しないような成分だけで構成される。   Therefore, the additive material to be used in the method according to the present invention can be obtained from appropriate raw materials such as ore, appropriately ore-treated ore, or various metal products generally containing the desired alloy components and waste thereof. It is possible to obtain by melting or leaching the alloy components, particularly transition metals. These target alloy components to be enriched are converted into a state dissolved in an aqueous solution of acid and the like, and then used as an appropriate agent, for example, a basic agent such as MgO, CaO, or dolomite (in some cases, used as a suspension. Can also be precipitated with ammonia, ammonium salts, or carbonates. Precipitation can be carried out under heating or at room temperature, depending on the treatment method, and in exceptional cases may be carried out under cooling. Thereby, the precipitate formed can be a substantially water-containing hydroxide, carbonate, or a mixture of hydroxide and carbonate. Precipitation of the transition metal constituting the alloy component generally does not use a sulfur-containing precipitating agent, or is performed under conditions where there is no agent that causes sulfur uptake in the resulting precipitate. Therefore, usually the precipitate of the alloy component is separated from the alloy component during the calcination reaction when most or substantially all of the resulting additive material is fed into the upper space of the melting vessel. It is composed of only volatile components such as water vapor and carbon dioxide, which are harmless to melt metallurgy than sulfur-containing gases such as sulfurous acid gas, and components that only liberate slag generating material components.

この場合、鉱石又は他の適切な物質の溶解或いは浸出後に得られる合金成分含有溶液を、不純物のような特定の成分を除去するために浄化処理してもよい。また、あまり好ましくはないが、原料から得られる遷移金属を例えば抽出プロセスによって富化することも可能であることは述べるまでもない。 In this case, the alloy component-containing solution obtained after dissolution or leaching of ore or other suitable material may be purified to remove specific components such as impurities. Moreover, it is needless to say that the transition metal obtained from the raw material can be enriched by, for example, an extraction process, although it is not preferable.

本発明の好適な実施形態においては、添加材料は、溶解又は浸出処理に続いて気流搬送又は重力搬送が可能となるように必要に応じて乾燥処理される。気流搬送又は重力搬送のためには、添加材料は、単に物理的に結合しているだけの遊離水による残留水分が5重量%以下、好ましくは1〜3重量%であることが好ましい。この乾燥による残留水分の調整が個々のプロセス条件に依存するものであることは理解される通りである。   In a preferred embodiment of the present invention, the additive material is optionally dried to allow air or gravity transport following the dissolution or leaching process. For air current transportation or gravity transportation, the additive material preferably has a residual water content of 5% by weight or less, preferably 1 to 3% by weight, based on free water that is merely physically bonded. It will be appreciated that this residual moisture adjustment by drying is dependent on the individual process conditions.

すぐにも使用できる添加材料は、か焼時に揮発性で溶融冶金上無害な水や二酸化炭素等の揮発性成分を10〜15重量%、又は15〜20重量%、或いは25〜30重量%の含有率で含有していてもよく、また例えば30〜35重量%、或いは35〜40重量%の含有率で含有していてもよい。揮発性成分の含有量は、好ましくは65〜70重量%の範囲とし、例えば60〜65重量%、55〜60重量%、又は55〜60重量%とすることができる。この場合、化学的に結合している水は、特に結晶水或いは水酸基の形で添加材料中に存在することができる。適切であれば、化学的に結合している水の一部も除去されてしまうように添加材料を予備か焼してもよいが、そのような工程は必要不可欠というわけではない。ここに述べたことは、本発明の範疇で種々の場合に一般的に当てはまることである。   The additive material that can be used immediately is 10 to 15% by weight, 15 to 20% by weight, or 25 to 30% by weight of volatile components such as water and carbon dioxide that are volatile and harmless on melting metallurgy during calcination. You may contain by content rate, for example, you may contain by 30 to 35 weight% or 35 to 40 weight% of content rate. The content of the volatile component is preferably in the range of 65 to 70% by weight, for example, 60 to 65% by weight, 55 to 60% by weight, or 55 to 60% by weight. In this case, chemically bonded water can be present in the additive material, particularly in the form of crystal water or hydroxyl groups. If appropriate, the additive material may be pre-calcined to remove some of the chemically bound water, but such a step is not essential. What has been described here is generally true in various cases within the scope of the present invention.

添加材料の必須金属成分、即ち金属溶融物中におけるその含有量を富化すべき主成分は少なくとも1種もしくは複数種の遷移金属であることが特に好ましい。最も含有量の高い1種又は複数種の遷移金属は、個々の合金用途に応じて単独又は合計で添加材料の全金属含有量に対し25〜30重量%、又は40〜50重量%、好ましくは60〜70重量%の含有率で存在していてもよく、但しこの場合の全金属量には、鉄と、スラグ生成金属、例えばカルシウムやマグネシウム等が含まれる。1種又は複数種の遷移金属は、好ましくは本発明による方法の実行条件下で金属溶融物と接触した際、或いは金属溶融物中に送り込まれた後に還元され得る酸化物であって、そのため、これらの遷移金属は、金属溶融物との溶融冶金反応により金属の形で金属溶融物中に移行する。従って、金属溶融物は、添加材料のか焼によって生成する遷移金属酸化物に作用するか、或いは場合により添加材料自体に還元的に作用する。加えて、酸化物形態及び金属形態で存在する遷移金属は、過度に高くない程度、即ち溶融冶金上問題にならない程度の蒸気圧を有し、それによって金属や金属酸化物の気化による損失が回避されるか些少に保たれるものであることが好ましい。尚、この損失には、か焼ガスの漏出による金属酸化物もしくは添加材料自体の物質の随伴に基づく損失も含まれる。添加材料の実質的な構成成分、即ち主成分は、1種以上の遷移金属、例えばNi、Co、V、Mo、Mn、Cr、Ti、Zr、W、Nb、Ta又はそれらの組み合わせであってよく、但し、遷移金属は、Ni、Co、Mo又はV、特にNi又はMoであることが好ましい。場合によってはNiとCoが組み合わせで存在していてもよく、その場合にNi又はCoはどちらが主成分であってもよい。   It is particularly preferable that the essential metal component of the additive material, that is, the main component whose content in the metal melt is to be enriched is at least one or more transition metals. One or more transition metals having the highest content may be 25 to 30% by weight or 40 to 50% by weight based on the total metal content of the additive material alone or in total depending on the individual alloy application, preferably It may be present at a content of 60 to 70% by weight, provided that the total amount of metal in this case includes iron and slag-generating metals such as calcium and magnesium. The transition metal or metals are preferably oxides that can be reduced when in contact with the metal melt under the conditions of carrying out the process according to the invention or after being fed into the metal melt, so that These transition metals are transferred into the metal melt in the form of metals by a melt metallurgical reaction with the metal melt. Accordingly, the metal melt acts on the transition metal oxide formed by calcination of the additive material, or, in some cases, acts reductively on the additive material itself. In addition, transition metals present in oxide and metal forms have a vapor pressure that is not too high, i.e. not a problem in melt metallurgy, thereby avoiding loss due to vaporization of metals and metal oxides. It is preferred that it be kept or kept insignificant. This loss includes a loss due to the accompanying metal oxide or the material of the additive material itself due to leakage of the calcined gas. A substantial component of the additive material, i.e., the main component, is one or more transition metals such as Ni, Co, V, Mo, Mn, Cr, Ti, Zr, W, Nb, Ta, or combinations thereof. Well, however, the transition metal is preferably Ni, Co, Mo or V, in particular Ni or Mo. In some cases, Ni and Co may exist in combination, and in that case, either Ni or Co may be the main component.

ニッケルやコバルトを含有する添加材料の調製には、ラテライト鉱石、或いはラテライト類似鉱石(例えばサプロライト)の浸出処理品を用いるのが有利である。但し、最も高度の風化生成物であるラテライトを用いることが特に好ましい。ラテライト系ニッケル鉱石は、針鉄鉱に結合した約1〜2重量%のニッケルを含有しており、鉄の含有量が非常に高いニッケル褐鉄鉱と、ケイ酸塩、特に蛇紋石に結合していて、しばしば2重量%を超えるニッケルを含有するケイ酸ニッケル鉱との2種に区別される。他の遷移金属の場合には他の供給源、特に鉱石を使用すべきことは言うまでもない。   For the preparation of the additive material containing nickel or cobalt, it is advantageous to use a leached product of laterite ore or a laterite-like ore (for example, saprolite). However, it is particularly preferred to use laterite, the most advanced weathering product. Laterite nickel ore contains about 1-2% by weight of nickel bound to goethite, bound to nickel limonite with a very high iron content and silicates, especially serpentine, A distinction is often made between nickel silicate ores which often contain more than 2% by weight of nickel. It goes without saying that other sources, in particular ores, should be used in the case of other transition metals.

ニッケルやコバルトの浸出には、特に酸、例えば硫酸を使用することができる。浸出処理は、好ましくは堆積浸出によって行われる。この浸出処理は、一般には大気圧下で、場合によっては加圧下(例えば高圧酸浸出法)で行われる。勿論、他の浸出法、例えば生物学的浸出プロセス、アンモニア/アンモニウム浸出法等を使用することも可能である。これは、一般に鉱石又は他の原料から得られる各種の遷移金属にも当てはまることである。浸出処理は、硫化物や塩酸塩を用いることなく行われることが好ましい。これは、添加材料を調製するためのその他の各種工程にも当てはまることである。   For the leaching of nickel or cobalt, an acid, for example sulfuric acid, can be used. The leaching process is preferably performed by deposition leaching. This leaching treatment is generally performed under atmospheric pressure, and in some cases under pressure (for example, high pressure acid leaching). Of course, other leaching methods such as biological leaching processes, ammonia / ammonium leaching methods, etc. can be used. This is also true for various transition metals generally obtained from ores or other raw materials. The leaching treatment is preferably performed without using sulfides or hydrochlorides. This is also true for various other processes for preparing additive materials.

得られた溶液、即ち浸出液から、予め適切な方法により例えばホスホン酸のような適切な錯化剤を用いてコバルトを分離することができる。これは、目的に対して不所望な合金成分など、目的以外の望ましくない成分の分離にも利用でき、またニッケル等の他の遷移金属を含有する添加材料の調製にも一般的に利用可能である。特に、ニッケルとコバルトを相次いで共沈させ、いわゆる混合沈殿物(MHP)を得ることも可能である。これは、他の混合遷移金属沈殿物にも同様に当てはまることである。   Cobalt can be separated from the resulting solution, ie the leachate, in advance by a suitable method using a suitable complexing agent such as phosphonic acid. This can be used for the separation of undesired components other than the purpose, such as alloy components that are undesired for the purpose, and can generally be used for the preparation of additive materials containing other transition metals such as nickel. is there. In particular, nickel and cobalt can be co-precipitated one after another to obtain a so-called mixed precipitate (MHP). This is true for other mixed transition metal precipitates as well.

ニッケル含有添加材料のニッケル含有量は、5〜10重量%、15〜17重量%、又は20〜23重量%、場合によっては25〜27重量%(残留水分がほぼ0重量%のものについて残留水分の含有量を含む)とすることができる。ニッケル含有量は、典型的には50〜55重量%、或いは40〜45重量%であり、場合によっては約60〜65重量%、更にはそれを上回ることもある。これらの説明は、溶融冶金プロセスに使用される添加材料に関することであるが、同様のことがコバルト含有添加材料、又はバナジウム等の他の第1遷移金属周期に属する遷移金属を含有する添加材料(2種以上の合金成分を含有するニッケル/コバルト含有添加材料のような混合添加材料を含む)にも当てはまる。その場合、例えばモリブデンのような第2周期以上の遷移金属についても、これら第2周期以上の遷移金属の原子量と、例えばニッケルのような第1周期遷移金属のそれとの比を考慮に入れれば、同様のことが当てはまる。   The nickel content of the nickel-containing additive material is 5 to 10% by weight, 15 to 17% by weight, or 20 to 23% by weight, and in some cases 25 to 27% by weight (residual moisture for those having a residual moisture of approximately 0% by weight) Content). The nickel content is typically 50-55% by weight, alternatively 40-45% by weight, and in some cases about 60-65% by weight or even higher. These descriptions relate to additive materials used in the melt metallurgy process, but the same applies to cobalt-containing additive materials or additive materials containing transition metals belonging to other first transition metal periods such as vanadium ( This also applies to mixed additive materials such as nickel / cobalt containing additive materials containing two or more alloy components. In that case, for a transition metal having a second period or more, such as molybdenum, if the ratio between the atomic weight of the transition metal having the second period or more and that of a first period transition metal such as nickel is taken into consideration, The same is true.

以下の説明は、特にラテライト鉱石の浸出によって得られるNi/Co含有添加材料に関するが、この説明は本発明の範疇内で一般的にも当てはまることである。   The following description relates specifically to Ni / Co-containing additive materials obtained by leaching of laterite ore, but this description is also generally applicable within the scope of the present invention.

添加材料は、結晶水や水酸基の形で化学的に結合している水を5〜10重量%、又は11重量%以下、又は15〜21重量%、場合によっては25〜30重量%、又は35〜40重量%の含有率で含有し得るが、これは本発明の範疇で使用可能な全ての添加材料に一般的に当てはまることである。好ましくは、添加材料は50〜55重量%、又は60〜65重量%を超えない量の水分(化学的に結合された水を含めて)を含有する。添加材料が炭酸塩又は水酸化物と炭酸塩の混合物である場合、以上の含有率に対応する含有量が二酸化炭素と化学的結合水について当てはまる。   The additive material is 5 to 10% by weight, or 11% by weight or less, or 15 to 21% by weight, or 25 to 30% by weight or 35% by weight of water chemically bonded in the form of crystal water or hydroxyl group. It can be contained in a content of ˜40% by weight, which is generally true for all additive materials that can be used within the scope of the present invention. Preferably, the additive material contains an amount of water (including chemically combined water) not exceeding 50-55 wt%, or 60-65 wt%. When the additive material is carbonate or a mixture of hydroxide and carbonate, the contents corresponding to the above contents are applicable to carbon dioxide and chemically combined water.

添加材料の硫黄含有量は、好ましくは5〜10重量%、特に4重量%以下、即ち2〜3重量%である。硫黄含有量は0.5〜1重量%、又は0.2〜0.3重量%であることが更に好ましい。同様のことが塩素の含有量にも当てはまり、これは本発明の範疇で一般的に当てはまることである。   The sulfur content of the additive material is preferably 5 to 10% by weight, in particular 4% by weight or less, ie 2-3% by weight. The sulfur content is more preferably 0.5 to 1% by weight, or 0.2 to 0.3% by weight. The same applies to the chlorine content, which is generally true within the scope of the present invention.

添加材料が、金属溶融物中でニッケル、バナジウム、モリブデンを合金化するためだけに利用されるものである場合、コバルト含有量は2.5〜2重量%、1.75〜1.5重量%、又は1.25〜1重量%の範囲内であることが好ましい。これは特に、添加材料がニッケルの合金化に利用され、例えばNiが主成分として存在する場合に当てはまる。従って、コバルト含有量は金属溶融物の他のコバルト源に対して問題になるものではなく、そのため、添加材料を個々の合金用途における溶融冶金プロセスに使用できる量に関しては、望ましくないほど高いコバルト含有量を回避するための制約は皆無である。   When the additive material is used only for alloying nickel, vanadium, and molybdenum in the metal melt, the cobalt content is 2.5-2% by weight, 1.75-1.5% by weight. Or in the range of 1.25 to 1% by weight. This is particularly true when the additive material is utilized for alloying nickel, for example when Ni is present as the main component. Thus, the cobalt content is not an issue for other cobalt sources of the metal melt, and as such, with respect to the amount of additive material that can be used in the melt metallurgy process in individual alloy applications, the cobalt content is undesirably high. There are no restrictions to avoid the amount.

添加材料中に含有される燐、銅、錫、鉛、ニオビウム、砒素、カドミウム或いは鉛の量は、金属溶融物中に含有されるこれら諸成分の上限量を超えないようにするため、個々の合金用途における溶融冶金プロセスで金属溶融物中に加えられる添加材料の量を制限する必要のじない量に抑えられることが好ましい。添加材料でニッケルだけを合金化する場合には、同様の制限はコバルト、バナジウム、モリブデンといった諸成分にも当てはまり、その逆もまた真である。添加材料を、個々の合金用途に応じて所要の遷移金属の水溶液から調製することにより、これら諸成分の含有量は既知の方法によって比較的容易に制御することができる。   In order to prevent the amount of phosphorus, copper, tin, lead, niobium, arsenic, cadmium or lead contained in the additive material from exceeding the upper limit of these components contained in the metal melt, It is preferred that the amount of additive material added to the metal melt in the melt metallurgy process in alloy applications is kept to an insignificant amount. In the case of alloying only nickel with additive material, the same restriction applies to components such as cobalt, vanadium, and molybdenum, and vice versa. By preparing the additive material from an aqueous solution of the required transition metal depending on the specific alloy application, the content of these components can be controlled relatively easily by known methods.

添加材料には、主要合金成分以外に、例えばコバルト(ニッケル含有添加材料の場合)、ニッケル(コバルト含有添加材料の場合)、又はマンガン等の他の合金成分を、これらの元素が個々の合金用途に対して望ましいか或いは妨げにならない限り、含有させることができる。ラテライトの浸出処理で得られるニッケルやコバルトを含有する添加材料の場合には、更にマンガン(例えば0.25〜5重量%、又は1〜2重量%)が含有されていてもよく、その場合のマンガンの含有量は7.5〜10重量%又は5重量%以下としてもよく、またコバルトの含有量は0.1〜0.25重量%又は0.75重量%以下とすることができ、その場合のコバルト含有量は3〜5重量%又は2重量%以下とすることもできる。この場合、鉄を含有する合金成分の含有量は1〜2重量%であり、或いは3重量%以下、15重量%以下、10〜12重量%、更には8〜10重量%とすることもできる。これは、本発明の範疇で一般的に当てはまることである。   In addition to the main alloy component, for example, cobalt (in the case of nickel-containing additive material), nickel (in the case of cobalt-containing additive material), or other alloy components such as manganese, these elements are used for individual alloys. Can be included as long as it is not desired or disturbed. In the case of an additive material containing nickel or cobalt obtained by leaching treatment of laterite, manganese (for example, 0.25 to 5% by weight, or 1 to 2% by weight) may further be contained. The manganese content may be 7.5 to 10% by weight or 5% by weight or less, and the cobalt content may be 0.1 to 0.25% by weight or 0.75% by weight or less. In this case, the cobalt content can be 3 to 5% by weight or 2% by weight or less. In this case, the content of the alloy component containing iron is 1 to 2% by weight, or 3% or less, 15% by weight or less, 10 to 12% by weight, or even 8 to 10% by weight. . This is generally true within the scope of the present invention.

添加材料は、更にカルシウム、マグネシウム等のようなスラグ生成材を含有することもできる。添加材料中のスラグ生成材の含有量、例えばカルシウムやマグネシウムの含有量は、残留水分を除いた添加材料について、それぞれ金属元素の重量として0.5〜1重量%、又は1.5〜2重量%、或いは3〜5重量%とすることができる。スラグ生成材、例えばCaやMgは、溶融冶金プロセスに好適な形態、例えば酸化物、水酸化物、或いは炭酸塩、もしくはケイ酸塩として存在していてもよい。スラグ生成材の含有量は、プロセスに使用すべき添加材料(残留水分を除く)の25重量%以下、又は15〜20重量%、特に10〜12重量%、又は6〜8重量%とすることができる。これらの含有量の値は、それぞれMn、Cr、Si、Ti、Si、Feの少なくとも1種を含む値と解釈しても、またこれらを除いた値と解釈してもよい。以上の説明は、本発明の範疇で一般的に当てはまることである。   The additive material may further contain a slag generating material such as calcium, magnesium and the like. The content of the slag generating material in the additive material, for example, the content of calcium or magnesium, is 0.5 to 1% by weight or 1.5 to 2% by weight as the weight of the metal element for the additive material excluding residual moisture, respectively. %, Or 3 to 5% by weight. Slag generating materials, such as Ca and Mg, may be present in a form suitable for the melt metallurgy process, such as oxides, hydroxides, carbonates or silicates. The content of the slag generating material should be 25% by weight or less, or 15 to 20% by weight, especially 10 to 12% by weight, or 6 to 8% by weight of the additive material (excluding residual moisture) to be used in the process. Can do. These content values may be interpreted as values including at least one of Mn, Cr, Si, Ti, Si, and Fe, and may be interpreted as values excluding these. The above description is generally applicable within the scope of the present invention.

本発明による方法を実施するための装置の要部を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the principal part of the apparatus for enforcing the method by this invention.

以下、本発明の一実施形態を詳しく説明する。添付図面は、ランスの形態の添加材料供給装置を備えた溶融容器(転炉)を示す模式断面図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. The attached drawing is a schematic cross-sectional view showing a melting vessel (converter) equipped with an additive material supply device in the form of a lance.

図1は本発明の方法を実行するための装置例を示し、例えば転炉の形態の溶融容器1内でスラグ3によって表面が覆われた金属溶融物2が精錬される。金属溶融物は、鉄合金、例えばニッケル含有量が1.5〜30重量%のニッケル合金鋼、特に普通ニッケル鋼又は18/8クロムニッケル鋼などのクロムニッケル合金鋼、或いは燐及び硫黄の含有量がそれぞれ0.005重量%未満及び0.0035重量%未満(これは本実施例とは関係なく当てはまる)の鋼を製鋼するための鉄合金である。この場合、スラグは個々の目的用途の合金を製造するための通常のスラグ、例えば酸化クロム、MgO、CaO、シリコンを高い含有率で含み、金属溶融物の表面を被覆するだけでなく、金属溶融物の冶金反応にも関与し得るものである。   FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, in which a metal melt 2 whose surface is covered with a slag 3 is refined in a melting vessel 1 in the form of a converter, for example. The metal melt is an iron alloy, for example a nickel alloy steel with a nickel content of 1.5 to 30% by weight, in particular a chromium nickel alloy steel such as ordinary nickel steel or 18/8 chromium nickel steel, or a phosphorus and sulfur content. Are iron alloys for making steels of less than 0.005% by weight and less than 0.0035% by weight, respectively (this is true regardless of this example). In this case, the slag contains a high content of conventional slag for producing alloys for individual purposes, such as chromium oxide, MgO, CaO, silicon, not only covering the surface of the metal melt, It can also participate in metallurgical reactions of objects.

添加材料を溶融物中に導入する供給装置はスラグ表面よりも上方に間隔をあけて配置され、好ましくは水冷されているランス4を備えている。ランスは溶融容器1の上部空間に進入し、その下端のノズル開口はスラグ表面に対して上方に間隔をあけて対面している。ランス4は、固形物形態の添加材料を吹き込むための中心管5を有し、該中心管の外周面には、中心管の周囲を囲むように複数本、例えば2〜3本、又は4〜6本、或いは更に多数本の外管6が環状配列で添設されている。各管の下端開口部には、添加材料を好ましくは音速を超える高速で金属溶融物中に吹き込むことができるように、例えばラバル・ノズル形の吹込ノズルが装備されている。従って、固形物粒子からなる気流搬送可能な添加材料は、例えば酸素のような適切なキャリヤーガスを用いて中心管を通じて金属溶融物中に吹き込まれ、同時に外管6を通じて被覆ガス流が金属溶融物に向けて吐き出され、この被覆ガス流が中心管5から吹き出す固形物の流れの外周を被覆して集束流としている。この場合、被覆ガス流7は、第1には固形物流8を特に添加材料のか焼中に発生する揮発性成分が大量であることも考慮に入れて周囲から物質的に保護し、この被覆ガス流を含む全体の流れを拡散しないように集束させるために利用される。特に被覆ガス流は、スラグ層の厚みの少なくとも大部分、好ましくは全厚みを貫通し、これによってスラグに覆われていない金属溶融物の窪みからなる燃焼スポット9を出現させるためにも役立っている。従って、燃焼スポットでは、金属溶融物2の表面が露出している。この場合、燃焼スポットの領域における金属溶融物の温度は例えば2400〜2600℃に達している。   The feeding device for introducing the additive material into the melt comprises a lance 4 which is spaced above the slag surface and is preferably water-cooled. The lance enters the upper space of the melting container 1, and the nozzle opening at the lower end faces the slag surface with an interval therebetween. The lance 4 has a center tube 5 for blowing the additive material in the form of a solid, and a plurality of, for example, 2 to 3, or 4 to 4 are provided on the outer peripheral surface of the center tube so as to surround the periphery of the center tube. Six or more outer tubes 6 are attached in an annular arrangement. The lower end opening of each tube is equipped with, for example, a Laval nozzle type blowing nozzle so that the additive material can be blown into the metal melt, preferably at a speed exceeding the speed of sound. Therefore, the air-carryable additive material consisting of solid particles is blown into the metal melt through the central tube using a suitable carrier gas such as oxygen, and at the same time the coating gas stream is passed through the outer tube 6 into the metal melt. The coating gas flow covers the outer periphery of the flow of solids blown out from the central tube 5 to form a focused flow. In this case, the coating gas stream 7 firstly physically protects the solid stream 8 from the surroundings, taking into account the large amount of volatile components generated especially during the calcination of the additive material. It is used to focus the entire flow, including the flow, so as not to diffuse. In particular, the coating gas flow also serves to cause the appearance of a combustion spot 9 consisting of a depression of the metal melt that penetrates at least the most, preferably the entire thickness, of the slag layer and is not covered by the slag. . Therefore, the surface of the metal melt 2 is exposed at the combustion spot. In this case, the temperature of the metal melt in the region of the combustion spot reaches, for example, 2400 to 2600 ° C.

じょの実施形態において、添加材料は、そのか焼反応が水分や二酸化炭素及び場合によってはその他の揮発成分の分離を伴ってしかも添加材料がランスのノズル出口から流出する直後に行われるように吹き込まれる。この場合、添加材料のか焼による分解は、周囲の高温状態(例えば溶融容器の壁1a、金属溶融物からの輻射熱等)のために、ランス・ノズル4aから溶融池に至る間隔の大部分或いは全体で行われる。添加材料に未か焼部分があれば、金属溶融物の燃焼スポット9内又は衝突ゾーン10内で完全にか焼される。このため、水分や二酸化炭素等の揮発性成分は全てがか焼の際に気化し、金属酸化物のような非揮発成分だけが金属溶融物中に進入し、金属溶融物に取り込まれることになる。   In the present embodiment, the additive material is such that the calcination reaction occurs with the separation of moisture, carbon dioxide and possibly other volatile components, and immediately after the additive material exits the lance nozzle outlet. Infused. In this case, decomposition of the additive material by calcination is caused by a large part or the whole of the interval from the lance nozzle 4a to the molten pool due to the surrounding high temperature state (for example, the melting container wall 1a, radiant heat from the metal melt, etc.). Done in If the additive material has an uncalcined portion, it is completely calcined in the combustion spot 9 of the metal melt or in the collision zone 10. For this reason, all volatile components such as moisture and carbon dioxide are vaporized during calcination, and only non-volatile components such as metal oxides enter the metal melt and are taken into the metal melt. Become.

中心管5を通じて固形物流と共に導かれる搬送ガスは、空気、酸素富化空気、或いは不活性ガスでもよい。外管6を通じて導かれる被覆ガスは、空気、酸素富化空気、或いは純酸素、又は不活性ガスでもよく、更にはこれらの混合ガスでもよい。これらのガスの酸素含有量は、個々の合金用途に応じた溶融冶金のプロセス条件、該溶融冶金プロセスの熱経済などに適応させて調節することが望ましい。場合によっては、添加材料の流れと共に合金成分、スラグ生成材、又はそれらに類する他の固形添加物の流れを金属溶融物に供給してもよいが、これは必ずしも必要なことではない。添加材料の流れは、炭素、フェロシリコン、アルミニウム、又はそれらに類する還元剤を含んでいないことが好ましい。本発明による方法は、特にAODプロセスであってよいが、場合によっては電気精錬プロセスであってもよい。   The carrier gas guided along with the solid flow through the central tube 5 may be air, oxygen-enriched air, or an inert gas. The coating gas introduced through the outer tube 6 may be air, oxygen-enriched air, pure oxygen, or an inert gas, or a mixed gas thereof. It is desirable that the oxygen content of these gases be adjusted in accordance with the melt metallurgical process conditions according to individual alloy applications, the thermal economy of the melt metallurgical process, and the like. In some cases, a flow of alloy components, slag formers, or other similar solid additives may be supplied to the metal melt along with the flow of additive material, but this is not necessary. The additive material stream preferably does not contain carbon, ferrosilicon, aluminum, or similar reducing agents. The method according to the invention may in particular be an AOD process but in some cases an electrorefining process.

本発明者らによれば、化学的に結合した水による高含水量の物質を添加材料に使用しても、金属溶融物の合金含有量を調整するための添加材料の供給が可能であることが確認されており、特にそれによって添加材料を有利なコストで調製することができ、金属溶融物の硫黄含有量を低下させるためのスラギング等のようなコストの嵩む他の工程を回避できるため、目的とする用途に応じた合金の製造コストを著しく低減することが可能である。この種のプロセスの実行は、特に添加材料を直接、スラグで覆われていない極めて高温度の燃焼スポット中に吹き込むことによって効果的に行われる。   According to the present inventors, it is possible to supply an additive material for adjusting the alloy content of the metal melt even if a substance with a high water content due to chemically bonded water is used as the additive material. In particular, thereby enabling the additive material to be prepared at an advantageous cost and avoiding other costly processes such as slagging to reduce the sulfur content of the metal melt, It is possible to significantly reduce the manufacturing cost of the alloy according to the intended use. Performing this type of process is particularly effective by blowing the additive material directly into a very hot combustion spot that is not covered by slag.

添加材料は、特にラテライトの浸出処理により、例えば硫酸を用いて大気圧下或いは加圧下で浸出することによって得ることができるが、場合によっては他の浸出法によってもよい。浸出処理で得られた酸性の浸出液からは、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、ドロマイト等の炭酸塩類、或いはアンモニア又はアンモニウム化合物の添加により、本質的に水酸化ニッケル、炭酸ニッケルもしくは水酸化ニッケル/炭酸ニッケル混合物を生成させて、MgOやCaOの懸濁液のような沈殿剤でニッケル含有添加材料を沈殿させることができる。沈殿剤との反応は、高温(例えば30〜80℃、或いは更に高温)下で適切な時間、例えば数分間〜1時間を費やして行われる。場合によっては、先行する別工程で例えば抽出プロセスのような適切な方法でコバルトを分離することも可能である。   The additive material can be obtained in particular by leaching of laterite, for example by leaching with sulfuric acid at atmospheric pressure or under pressure, but depending on the case, other leaching methods may also be used. From the acidic leachate obtained by leaching treatment, by adding carbonates such as sodium carbonate, calcium carbonate, dolomite, or ammonia or ammonium compounds, nickel hydroxide, nickel carbonate or nickel hydroxide / nickel carbonate mixture is essentially added. And the nickel-containing additive material can be precipitated with a precipitating agent such as a suspension of MgO or CaO. The reaction with the precipitating agent is performed at a high temperature (for example, 30 to 80 ° C. or even higher temperature) for an appropriate time, for example, several minutes to 1 hour. In some cases, it is also possible to separate the cobalt in a suitable manner such as an extraction process in a separate preceding step.

添加材料は、それ自体の気流搬送が可能になる残留水分濃度になるまで事前に乾燥処理してもよい。この場合、残留水分は単に物理的に結合(付着)している水と解され、この水分は120〜150℃ で適当な時間(例えば1〜2時間)をかければ乾燥除去することができる。添加材料には、重力搬送が好適に実行できるように適切な前処理を施すことも可能である。   The additive material may be dried in advance until it has a residual moisture concentration that allows its own air flow. In this case, the residual moisture is simply regarded as physically bonded (attached) water, and this moisture can be removed by drying at 120 to 150 ° C. for an appropriate time (for example, 1 to 2 hours). Appropriate pretreatment can be applied to the additive material so that gravity transfer can be suitably performed.

添加材料は、適切な粒径もしくは粒度となるように機械的に粉砕加工してもよく、或いは圧縮して緻密化することにより圧粉としたり、凝集させて顆粒状にしてもよい。   The additive material may be mechanically pulverized so as to have an appropriate particle size or particle size, or may be compacted by compression and densification, or may be aggregated and granulated.

ニッケル含有添加材料の場合、そのニッケル含有量は、典型的には予め乾燥された添加材料(残留水分を含まない)に対し、約15〜55重量%、特別には20〜40重量%である。結晶水や水酸基の形で化学的に結合している水の含有量は、典型的には30〜50重量%、又は40〜50重量%である。場合によっては、これらの水分と炭酸塩の含有量を低下させるために添加材料を予備か焼してもよいが、これは必ずしも必要ではない。   In the case of nickel-containing additive materials, the nickel content is typically about 15-55% by weight, especially 20-40% by weight, based on the pre-dried additive material (without residual moisture). . The content of water chemically bonded in the form of crystal water or hydroxyl group is typically 30 to 50% by weight, or 40 to 50% by weight. In some cases, the additive material may be pre-calcined to reduce the moisture and carbonate content, but this is not necessary.

以下に、2種のニッケル含有添加材料の典型的な分析結果を示す。これらの製品は、それぞれ80%濃度の硫酸を用いて90℃で0.5時間に亘り浸出処理したものである(約20gの鉱石を80gの水と100gの硫酸で浸出)。浸出処理時間は、1時間未満、又は0.75時間未満とするのが有利であることが判明した。浸出液はドロマイトを用いて部分的に中和し、次いでMgO懸濁液と反応させることによって水酸化ニッケルが沈殿した。   Below, typical analysis results of two nickel-containing additive materials are shown. These products were each leached with 90% sulfuric acid at 90 ° C. for 0.5 hours (about 20 g of ore was leached with 80 g of water and 100 g of sulfuric acid). It has been found that the leaching treatment time is advantageously less than 1 hour or less than 0.75 hour. The leachate was partially neutralized with dolomite and then reacted with the MgO suspension to precipitate nickel hydroxide.

沈殿物を濾別し、残留水分が約1.5重量%になるまで乾燥(120℃で2時間)を行った。化学的結合水の含有量は、それぞれ750℃で4時間、重量が一定となるまで熱分解した後の減量分から算出した残留水分約0重量%の乾物当たりの値で45重量%(組成1)、及び45重量%(組成2)であった。熱分解品には、なお若干の炭酸塩又はその他の成分が含まれている可能性があり、それらはより高温で処理しなければ分解しない。   The precipitate was filtered off and dried (at 120 ° C. for 2 hours) until the residual moisture was about 1.5% by weight. The content of chemically bound water is 45% by weight per dry matter with a residual water content of about 0% by weight calculated from the weight loss after thermal decomposition at 750 ° C for 4 hours until the weight becomes constant (composition 1) And 45% by weight (composition 2). Thermally decomposed products may still contain some carbonates or other components that will not decompose unless processed at higher temperatures.

添加材料の組成が、使用する鉱石又はニッケル含有原料に応じて変動する可能性があるのは当然である。以下に示す分析結果は、120℃で2時間乾燥し、残留水分を約0重量%とした(即ち結晶水を含む)添加材料に関するものである。   Of course, the composition of the additive material may vary depending on the ore or nickel-containing material used. The analysis results shown below relate to an additive material dried at 120 ° C. for 2 hours to have a residual water content of about 0% by weight (ie, including crystal water).

Figure 2010522824
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鉱石以外の他の原料物質も、本発明に従って使用される添加材料の調製に広く利用できることは述べるまでもない。これらの原料物質から同様の方法でニッケルを含有する添加材料や広義の遷移金属を含有する添加材料を調製することは可能であり、その場合、遷移金属は水を含有する浸出溶液による適切な浸出処理によって取り出し得るものであることが好ましい。    It goes without saying that other raw materials other than ores can also be widely used for the preparation of additive materials used according to the present invention. It is possible to prepare additive materials containing nickel or broadly containing transition metals from these raw materials in the same manner, in which case the transition metals are appropriately leached with a leaching solution containing water. It is preferable that it can be taken out by processing.

また本発明による方法は、ニッケル又はコバルトを含有する添加材料の使用に限定されるものではなく、他の合金成分、特にモリブデン、バナジウム等のような遷移金属も同様の形態で金属溶融物に添加可能であることは述べるまでもない。この場合、添加材料は個々の目標とする合金用途に応じて溶融容器の上方から溶融容器内の金属溶融物の極めて高温の領域に吹き込むことが望ましく、溶融容器内の金属溶融物がスラグで覆われている場合にはスラグが存在しない燃焼スポットを形成してその内部に向けて吹き込むことが好ましい。   Also, the method according to the invention is not limited to the use of additive materials containing nickel or cobalt, but other alloy components, in particular transition metals such as molybdenum, vanadium, etc. are also added to the metal melt in a similar form. Needless to say, this is possible. In this case, it is desirable that the additive material be blown from the upper part of the melting vessel into the extremely hot region of the metal melt in the melting vessel according to the specific target alloy application, and the metal melt in the melting vessel is covered with slag. In the case where it is broken, it is preferable to form a combustion spot free of slag and blow it inward.

Claims (27)

少なくとも1種の卑金属と少なくとも1種の付加的な合金成分とを含有する金属溶融物を溶融容器の内部で前記金属溶融物を覆うスラグの存在下に溶製する方法において、前記付加的合金成分を5〜10重量%、溶融冶金上無害な揮発性成分を5〜10重量%、硫黄を5重量%以下、及びその他の合金成分とスラグ生成材との少なくとも一方を含有する合金成分含有添加材料を前記金属溶融物に供給して該溶融物の合金成分を富化することを特徴とする金属溶融物の製造方法。   In the method of melting a metal melt containing at least one base metal and at least one additional alloy component in the presence of slag covering the metal melt inside a melting vessel, the additional alloy component 5 to 10 wt%, 5 to 10 wt% of volatile components harmless on melt metallurgy, 5 wt% or less of sulfur, and an alloy component-containing additive material containing at least one of other alloy components and slag generating materials To the metal melt to enrich the alloy components of the melt. 合金成分含有添加材料をガス流によって金属溶融物に直接供給し、その際にスラグで覆われた金属溶融物の表面にスラグの存在しない燃焼スポットを生ぜしめつつ実行することを特徴とする請求項1に記載の方法。   The alloy component-containing additive material is directly supplied to the metal melt by a gas flow, and at that time, the surface of the metal melt covered with slag is generated while generating a combustion spot free of slag. The method according to 1. 金属溶融物への合金成分含有添加材料の供給を、少なくとも合金成分含有添加材料の供給装置出口から合金成分含有添加材料が実質的に流出する際もしくは流出後で且つ金属溶融物上の衝突ゾーン内に入射する前もしくは入射中に初めて合金成分含有添加材料のか焼又は分解が行われるように実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   The supply of the alloy component-containing additive material to the metal melt is performed at least after the alloy component-containing additive material substantially flows out from the supply device outlet of the alloy component-containing additive material or in the collision zone on the metal melt. The method according to claim 1, wherein the process is performed such that the alloy component-containing additive material is calcined or decomposed for the first time before or during the incidence. 合金成分含有添加材料をガス流によって周囲が被覆された固形物の流れとして金属溶融物に供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the alloy component-containing additive material is supplied to the metal melt as a solid stream coated with a gas stream. 燃焼スポットの温度を1750℃以上とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the temperature of the combustion spot is 1750 ° C. or higher. 合金成分含有添加材料の周囲を被覆するガス流として、25重量%以上の酸素含有量を有する酸素ガス又は実質的な純酸素ガスを用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   6. An oxygen gas having an oxygen content of 25% by weight or more or a substantially pure oxygen gas is used as a gas flow covering the periphery of the alloy component-containing additive material. The method described in 1. 合金成分含有添加材料の周囲を被覆するガス流として、75重量%以上の少なくとも1種の不活性ガスを含むガス流もしくは主要成分が実質的に1種又は二種以上の不活性ガスからなるガス流を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   As a gas flow covering the periphery of the alloy component-containing additive material, a gas flow containing 75% by weight or more of at least one inert gas, or a gas in which the main component is substantially composed of one or more inert gases The method according to claim 1, wherein a flow is used. 合金成分含有添加材料を含む固形物の流れが更に別の合金成分含有添加物と冶金上有効な物質とスラグ生成物質との少なくとも一つを更に含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。   The solid stream containing the alloy component-containing additive material further contains at least one of another alloy component-containing additive, a metallurgically effective substance, and a slag-forming substance. The method according to any one of the above. 合金成分含有添加材料を含有する固形物の流れが、炭素、炭化水素及びフェロシリコンを含めて10重量%以下の還元剤を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。   The solid stream containing the alloy component-containing additive material contains 10% by weight or less of a reducing agent including carbon, hydrocarbon, and ferrosilicon, according to any one of claims 1 to 8. The method described. 合成成分含有添加材料によって該添加材料の主成分をなす合金成分の5〜10重量%を金属溶融物に供給することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein 5 to 10% by weight of an alloy component constituting the main component of the additive material is supplied to the metal melt by the synthetic component-containing additive material. 合金成分含有添加材料がニッケル及び/又はコバルトを主合金成分として含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the alloy component-containing additive material contains nickel and / or cobalt as a main alloy component. 合金成分含有添加材料の大部分が結晶水含有塩、水酸化物、炭酸塩、又は水酸化物と炭酸塩との混合物であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。   The majority of the alloy component-containing additive material is a crystal water-containing salt, a hydroxide, a carbonate, or a mixture of a hydroxide and a carbonate, according to any one of claims 1 to 11. the method of. 合金成分含有添加材料の70〜80重量%が、1)目標とする合金用途に必要な合金成分、2)溶融冶金上有害な特性を持たない揮発性成分、及び3)スラグ生成材からなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。   70-80% by weight of the alloy component-containing additive material is composed of 1) an alloy component necessary for the target alloy application, 2) a volatile component that does not have harmful properties on melt metallurgy, and 3) a slag generating material. The method according to claim 1, wherein: アルゴン酸素脱炭(AOD)プロセスとして実行される請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。   14. A method according to any one of the preceding claims carried out as an argon oxygen decarburization (AOD) process. 遷移金属含有合金を溶融冶金法で製造するための遷移金属含有添加材料であって、遷移金属含有量が10重量%以上、結晶水及び/又は水酸基の形で化学的に結合している水を含めて揮発性成分の含有量が10重量%以上、硫黄含有量が5重量%以下、付加的な合金成分又はスラグ生成材の含有量が2重量%以上であり、固形物の形態を有することを特徴とする遷移金属含有添加材料。   A transition metal-containing additive material for producing a transition metal-containing alloy by a melt metallurgy method, wherein the transition metal content is 10% by weight or more and is chemically bonded in the form of crystal water and / or hydroxyl group. Including a volatile component content of 10% by weight or more, a sulfur content of 5% by weight or less, an additional alloy component or slag generating material content of 2% by weight or more, and having a solid form A transition metal-containing additive material characterized by 遷移金属が、ニッケル、コバルト、バナジウム、モリブデン、又はそれらの2種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項15に記載の添加材料。   The additive material according to claim 15, wherein the transition metal is nickel, cobalt, vanadium, molybdenum, or a combination of two or more thereof. 遷移金属が、ニッケルとコバルトの少なくとも一方であることを特徴とする請求項16に記載の添加材料。   The additive material according to claim 16, wherein the transition metal is at least one of nickel and cobalt. 該添加材料中におけるニッケル、コバルト、バナジウム、モリブデンの少なくとも一つ又は複数の組み合わせの含有量が15〜60重量%であることを特徴とする請求項15〜17のいずれか1項に記載の添加材料。   The addition according to any one of claims 15 to 17, wherein the content of at least one or a combination of nickel, cobalt, vanadium and molybdenum in the additive material is 15 to 60 wt%. material. 結晶水又は水酸基の形で化学的に結合している水の含有量が20重量%以上であることを特徴とする請求項15〜18のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 18, wherein the content of water chemically bonded in the form of crystal water or a hydroxyl group is 20% by weight or more. 硫黄含有量が2重量%以下であることを特徴とする請求項15〜19のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 19, wherein the sulfur content is 2% by weight or less. 付加的合金成分の含有量が3重量%以上であることを特徴とする請求項15〜20のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 20, wherein the content of the additional alloy component is 3% by weight or more. スラグ生成材の含有量が20重量%以下であることを特徴とする請求項15〜21のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 21, wherein the content of the slag generating material is 20% by weight or less. 気流搬送又は重力搬送が可能な形態或いは圧粉緻密化された形態を有することを特徴とする請求項15〜22のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 22, wherein the additive material has a form capable of air current conveyance or gravity conveyance or a compacted form. ラテライト又はラテライト類似鉱石を酸で浸出処理して得たものであることを特徴とする請求項15〜23のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 23, which is obtained by leaching laterite or laterite-like ore with an acid. 水溶液又は前処理済みの水溶液から水酸化物又は炭酸塩を沈殿させて得たものであることを特徴とする請求項15〜24のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 24, which is obtained by precipitating a hydroxide or carbonate from an aqueous solution or a pretreated aqueous solution. 750℃で熱処理した後に20〜60重量%の目減りで重量不変性としたことを特徴とする請求項15〜25のいずれか1項に記載の添加材料。   The additive material according to any one of claims 15 to 25, wherein the additive material is made weight invariant by a reduction of 20 to 60% by weight after heat treatment at 750 ° C. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法における請求項15〜26のいずれか1項に記載の添加材料の使用。   Use of the additive material according to any one of claims 15 to 26 in the method according to any one of claims 1 to 14.
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